Vers l’homme augmenté ?

Publié par Pascale Bauge, le 6 mai 2020   230

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Début février, c’était opération « Portes Ouvertes à Xperium » de Lilliad Learning Center Innovation (Université de Lille).

Xperium est un espace où sont mis en avant des travaux de recherche, les innovations au-travers d’exposés, d’expérimentations, de jolies maquettes, de challenges à relever sur un thème dédié. Le public notamment les lycéens peuvent ainsi avoir accès à de l’information « en direct du labo », découvrir le monde de la recherche et les applications innovantes qui peuvent en découler.

La thématique de cette saison 3 était « Matériaux et numérique en mutation – Vers l’homme augmenté ?  »

Voici un petit aperçu des 4 sujets auxquels j’ai pu m’intéresser.

L'homme augmenté, c'est quoi ?
Bon, il ne s’agit pas de faire de nous des « super Hommes » aux pouvoirs extraordinaires, mais tout simplement de résoudre des problèmes de santé pour lesquels les solutions actuelles existent mais nécessitent des améliorations ... Par exemple, il est question d'un meilleur suivi d’une pathologie ou de limiter des effets secondaires à la suite d’un acte invasif.

Réparer l’Humain grâce aux biomatériaux
Que ce soit en raison du vieillissement, d’une pathologie ou d’un accident, on peut être amené à devoir remplacer une partie défaillante de nos organes ou de nos tissus et avoir recours à des technologies réparatrices avec des matériaux innovants !
Ce stand présenté par l’Unité Matériaux et Transformations (UMET, UMR CNRS 8207) et l’Unité de Recherche « Médicaments et Biomatériaux à Libération Contrôlée » (INSERM, U1008) nous entraîne dans les histoires de prothèses, des hernies discales, des hernies viscérales…
En effet, en cas d’hernie, d’anévrisme (dilatation importante d’une partie d’artère), de sténose (rétrécissement d’un canal ou d’un vaisseau sanguin), la solution est la mise en place de prothèses ou endoprothèses :
– filet en polypropylène sur la paroi abdominale pour la renforcer en cas d’hernie,
– fil ou lacet au niveau d’un tendon défaillant,
– endoprothèse pour le traitement des anévrismes aortiques,
– stent dans une artère en cas de sténose (technique de l’angioplastie).

Filet, fil, prothèse de hanche, prothèse discale, endoprothèse pour « réparer » l’humain

Mais le recours à ces dispositifs salvateurs provoque parfois quelques effets indésirables ; il peut en effet y avoir des complications post-opératoires telles que de l’inflammation, des douleurs ou même dans le cas de la mise en place du stent, le phénomène de resténose : la prothèse se recouvre peu à peu de cellules de l’artère, parfois en trop grande quantité et un nouveau rétrécissement se met en place.
Pour limiter tous ces effets secondaires, on cherche à développer de nouvelles prothèses recouvertes d’un principe actif.
La cyclodextrine est l'objet d'étude ; c'est une molécule issue de la dégradation enzymatique de l’amidon de maïs : elle est constitué de 6 ou 7 molécules de glucose et adopte une structure en anneau avec une partie extérieure hydrophile et une cavité intérieure hydrophobe.

Endoprothèses artérielles(premier plan), molécule d’amidon et cyclodextrine (arrière plan)

Ainsi l’UMET travaille sur l’utilisation de cyclodextrines greffées sur des prothèses afin d’encapsuler des molécules thérapeutiques, anti-inflammatoires par exemple. L’avantage est que ces molécules sont biocompatibles et biodégradables, elle permettent de libérer progressivement et très localement des médicaments afin d’éviter tout effet secondaire notamment les risques de resténose !

Booster nos sens
Vous connaissez les tablettes tactiles ? Elles sont généralement connues pour stimuler nos deux sens : vue et ouïe. Savez-vous qu’il est possible de percevoir aussi des textures en stimulant le sens du toucher ?
C’est l’objet des travaux présentés sur le stand de L2EP (Laboratoire d’Electronique et d’Électrotechnique de puissance) : concevoir une tablette à retour tactile qui nous permettrait de distinguer par un simple passage de doigt un poisson d’un ours en peluche ! Bref, cette tablette permet de « toucher ce que l’on voit ». C’est bluffant !


Ce système joue sur notre perception et modifie la façon dont on perçoit une surface : selon la position du doigt le frottement est différent.

Pour quelles applications ?
On peut imaginer que ce type de tablette pourrait améliorer l’apprentissage de la lecture : la découverte des mots, de leur sens serait stimulée par ce sens supplémentaire.
Une autre utilisation pourrait concerner les personnes mal voyantes pour leurs achats sur Internet.

Comment ça marche ?
Des actionneurs piézoélectriques* sont en oeuvre et permettent de générer des vibrations ultrasoniques qui modulent le frottement du doigt sur la surface : en un mot, l’écran vibre lorsque l’index se déplace, le rendu des textures est donc possible.

* La piézoélectricité est la propriété par laquelle un matériau se déforme sous l’action d’un champ électrique.

L’Internet des objets pour contrôler l’environnement ou la santé
De plus en plus d’objets du quotidien, de capteurs sont capables de communiquer avec le Web ou entre eux : c’est l’Internet des objets (ou IoT). La question se pose alors de leur alimentation en énergie et leur l’autonomie.
C’est la thématique présentée par l’UMR-CNRS 8520 (Laboratoire d’Electronique, de Microélectronque et Nanostructure).
Les applications sont nombreuses et touchent toute une palette de domaines : suivi d’un pont pour surveiller des contraintes et éviter des catastrophes, surveillance des paramètres clé au sein de zones critiques d’une forêt par rapport aux risques d’incendie, monitoring de la tension en cas de glaucome … Tout cela est fort utile, n’est-il pas ? Le déploiement de la 5G pourra d’ailleurs permettre de développer ces objets et les services rendus qui y sont liés.

Pour assurer leur alimentation, on se tourne du côté des micro-batteries ou micro-supercondensateurs. Ces deux systèmes reposent sur le principe de réactions électrochimiques : deux électrodes, un électrolyte contenant des ions qui se déplacent d’une électrode à l’autre. La différence entre les deux systèmes : l’un stocke dans la masse tandis que l’autre (le supercondensateur) stocke en surface ce qui a pour conséquence que l’un stocke une plus grande quantité d’énergie mais l’autre la restitue plus rapidement.

Le challenge est à la fois de concevoir de tels systèmes à une échelle miniaturisée et de jouer sur les matériaux (leur porosité), sur les types d’architecture (3D).

Voilà, pour cet aperçu de la saison 3 de l'Experium !

Article publié à l'origine sur Le Monde et Nous (Lien).